Στις απαρχές του σύμπαντος έγινε μια ταχύτατη διαστολή ή κάτι άλλο πολύ παράξενο;

Η ευρέως αποδεκτή θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού αναφέρει ότι το σύμπαν μας επεκτάθηκε πολύ γρήγορα λίγες στιγμές μετά τη γέννησή του, με αποτέλεσμα την τεράστια έκταση που βλέπουμε σήμερα.

Πώς έμοιαζε το νεαρό σύμπαν

Ο κοσμικός πληθωρισμός εξηγεί γιατί το σύμπαν έχει ηλικία μερικών δισεκατομμυρίων ετών, καθώς επίσης και γιατί το σύμπαν είναι σχεδόν επίπεδο. Τα συμπεράσματα της θεωρίας αυτής σχετικά με το πώς θα πρέπει να μοιάζει ο Κόσμος ταιριάζουν άριστα με τις παρατηρήσεις του διαστημικού σκάφους Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Wilkinson MAP της NASA ή WMAP.

Αλλά είναι ο πληθωρισμός το μόνο μοντέλο που μπορεί να εξηγήσει τις απαρχές του σύμπαντος;

Αυτό είναι το ερώτημα που έθεσαν ως στόχο να απαντηθεί στη μελέτη τους οι φυσικοί Ghazal Geshnizjani, Will Kinney και Azadeh Moradinezhad Dizgah του Πανεπιστημίου στο Buffalo (UB).

Η έρευνα που δημοσιεύτηκε το διαδικτυακό περιοδικό για την Κοσμολογία και την Αστροσωματιδιακή Φυσική, διαπίστωσε ότι ενώ ο πληθωρισμός δεν είναι το μόνο βιώσιμο μοντέλο του πρώιμου σύμπαντος, τα άλλα μοντέλα απαιτούν μια πιο παράξενη φυσική – όπως μια ταχύτητα του ήχου μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι μόνο τρία είδη θεωριών του νεαρού σύμπαντος μπορούν να εξηγήσουν την κατανομή της ύλης στο σύμπαν σήμερα, με την προϋπόθεση ότι η καθιερωμένη θεωρία της βαρύτητας είναι σωστή και ότι το σύμπαν επεκτεινόταν και στις πρώιμες εποχές (και οι δύο είναι υποθέσεις ευρέως αποδεκτές).

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των φυσικών, οι βιώσιμες θεωρίες του πρώιμου σύμπαντος πρέπει να είναι εφοδιασμένες είτε με μία επιταχυνόμενη κοσμική διαστολή (πληθωρισμός), ή μια ταχύτητα του ήχου μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός ή ενέργειες τόσο υψηλές που οι επιστήμονες θα πρέπει να επικαλεστούν μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας, όπως είναι η θεωρία των χορδών, η οποία προβλέπει την ύπαρξη επιπλέον διαστάσεων του χωροχρόνου.

"Το αποτέλεσμα που παίρνουμε είναι ότι η ιδέα του πληθωρισμού αποδεικνύεται ότι είναι ο μόνος τρόπος στο πλαίσιο του καθιερωμένου προτύπου της φυσικής", δήλωσε ο Kinney, αναπληρωτής καθηγητής της Φυσικής. "Νομίζω ότι με πολλούς τρόπους η ιδέα του πληθωρισμού βρίσκεται σε πολύ ισχυρότερη βάση, επειδή οι διαθέσιμες εναλλακτικές λύσεις έχουν προβλήματα, ή παραξενιές μέσα τους.

"Είναι πολύ πιθανό ότι μπορούμε να καταλήξουμε σε μια ταχύτητα του ήχου μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός, αλλά νομίζω ότι οι άνθρωποι, κατά κανόνα, θα ήταν πιο άνετοι με κάτι που δεν συνεπάγεται την υπερ-φωτεινή διάδοση," συνέχισε ο Kinney. “Ο πληθωρισμός δεν απαιτεί εξωτική φυσική. Είναι απλά ένα καθιερωμένο μοντέλο σωματιδιακής φυσικής."

Οι υπολογισμοί του κοσμικού πληθωρισμού για την κατανομή της ύλης στο σύμπαν με την ενσωμάτωση της κβαντικής θεωρίας πεδίου, που αναφέρει ότι υπό «κανονικές» συνθήκες, σωματίδια της ύλης και της αντιύλης μπορεί να εμφανιστούν ξαφνικά στο προσκήνιο – προτού να συναντηθούν και να αλληλοεξοντωθούν σχεδόν αμέσως.

Σύμφωνα με τον κοσμικό πληθωρισμό, τα εικονικά ζεύγη σωματιδίων ύλης και αντιύλης, απομακρύνθηκαν τόσο γρήγορα στο ταχύτατα διαστελλόμενο πρώιμο σύμπαν που δεν είχαν χρόνο για να επανασυνδεθούν. Η ίδια αρχή εφαρμόζεται και στα βαρυτόνια και αντιβαρυτόνια, τα οποία αποτελούν τα κύματα της βαρύτητας.

Τα σωματίδια αυτά έγιναν η βάση όλης της σημερινής δομής του σύμπαντος, με τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις της ύλης στο σύμπαν να καταρρέουν για να σχηματίσουν άστρα, πλανήτες και γαλαξίες. Η ιδέα αυτή βασίζεται σε ιδέες που έχουν μελετηθεί εκτενώς για να εξηγήσουν πώς ξεκίνησε και εξελίχθηκε το Σύμπαν.

Πάντως, οι εναλλακτικές λύσεις για τον πληθωρισμό μπορεί να είναι πιθανές αναγνωρίζει ο Will Kinney. Η δική του εργασία περιλαμβάνει την εξερεύνηση κι άλλων θεωριών, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που στηρίζονται σε υπερφωτεινές ταχύτητες ήχου.

Ο φυσικός Dejan Stojkovic στο ίδιο Πανεπιστήμιο, δημοσίευσε πρόσφατα μια εργασία που εξετάζει την πιθανότητα ότι το πολύ πρώιμο σύμπαν μπορεί να είχε μόνο μία χωρική διάσταση, πριν επεκταθεί και να συμπεριλάβει άλλες δύο και στη συνέχεια τρεις και ενδεχομένως τέσσερις (το τελευταίο θα ισχύει μόνο σε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας).

Πηγή

Posted in: Διάστημα